青海烏蘭向前溝地區石墨礦床地質特征及成因

廖　強　馬俊強　陳　政

(1.四川省核工業地質調查院；2.四川省化工地質勘查院)

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青海烏蘭向前溝地區石墨礦床地質特征及成因

廖強1馬俊強1陳政2

(1.四川省核工業地質調查院；2.四川省化工地質勘查院)

摘要青海烏蘭向前溝地區大地構造位置位于俄博山克拉通邊緣盆地，盆地內的古老變質基底(下元古界金水口巖群)是形成區域變質型礦床的有利層位。烏蘭向前溝石墨礦床內共發育有4條石墨礦體，均賦存于金水口巖群內的石墨礦化大理巖中，礦體具有品位高、規模大、延伸穩定等特點。通過研究礦區地質特征、礦床地質特及礦床成因，認為青海烏蘭向前溝石墨礦床屬區域變質型礦床，是地層、變質巖綜合作用的結果，后期熱液對石墨的富集有一定的促進作用。在上述分析的基礎上，總結了區內巖性、礦化、地球物理找礦標志，對于區內找礦工作有一定的參考價值。

關鍵詞石墨礦床地質特征礦床成因找礦標志

近年來，石墨礦在冶金、鑄造、電氣、化工、航天等領域發揮的作用越來越大，并逐漸成為各領域不可替代的重要材料，國內外市場對石墨礦的需求量也越來越大，石墨礦正逐漸成為一種重要的戰略資源[1]。青海烏蘭向前溝地區屬南祁連山地層分區和宗務隆—澤庫地層分區，區域地層出露有下元古界金水口巖群(Pt1j)、志留系巴龍貢噶爾組(Sb)、石炭系—二疊系中吾農山群土爾根大坂組(CP2t)和果可山組(CP2g)、二疊系巴音河群(PB)等，總體構造展布方向為NW—SE向或NWW向，區內斷裂、褶皺構造發育[2-3]。區內巖漿活動發生在華力西期、印支期，多以中—酸性巖株、巖脈形式產出，局部有基性巖脈發育。該區屬東昆侖成礦省—歐龍布魯克—烏蘭元古代金、鎢、鈮、鉭、寶玉石成礦帶(Ⅲ8)，帶內礦產勘查主要側重于黑色、有色及稀有金屬，但勘查工作程度很低。近期在烏蘭向前溝地區發現了2條石墨礦帶，顯示了該區具有較好的石墨礦成礦潛力。 為進一步指導區內石墨礦床找礦工作，本研究對區內石墨礦床地質特征及礦床成因進行詳細分析。

1礦區地質特征

1.1地層

烏蘭向前溝石墨礦礦區出露地層較單一，以下元古界金水口巖群(Pt1j)為主，另有小范圍的第四系沖洪積分布。金水口巖群(Pt1j)為一套層狀無序的中—高級區域變質巖系，巖性主要為灰色黑云斜長片麻巖、淺灰綠色綠泥石化角閃片巖、灰白色斜長片麻巖、淺灰—灰白色大理巖、灰色石墨礦化大理巖、灰褐色碎裂透輝石巖、灰黑色變質砂巖等，有后期酸性、基性巖脈呈細脈狀、透鏡狀、團塊狀順層或切層侵入。金水口巖群(Pt1j)在區內呈NW、NNW向展布，傾向NE、NEE，局部傾向SW，傾角一般為40°～80°，為1套泥砂質、泥鈣質夾中—基性火山巖建造，其中石墨礦化大理巖為石墨的賦存層位。

1.2構造

礦區構造以斷裂構造為主，主要發育F1、F22斷裂，另發育多期次、多類型的小型次級斷裂，大型褶皺構造不發育，僅在局部巖層有小尺度褶曲現象。

(1)F1斷裂。位于礦區西側，呈NE—SW向延伸，斷裂周圍巖石表面附著一層灰黑色鐵氧化物薄膜，具弱蝕變現象，發育糜棱巖，斷層走向約56°，推斷其性質為伴隨有逆沖性質的右型平移斷裂，該斷裂南東側發育有石墨礦化帶，礦化現象明顯，而北西側則無明顯的石墨礦化現象，該斷裂在普查區內延伸長約2.5 km。

(2)F22斷裂。分布于礦區中部，呈NEE向延伸，斷層產狀為220°∠39°，斷裂經過處巖石破碎嚴重，并且顯示為較密集的片理化及碳化現象，斷裂性質不明，該斷裂在普查區內延伸長約5 km。

1.2巖漿巖

礦區內巖漿巖較發育，巖漿活動較強，侵入巖在空間上群聚性較強，均以巖株、巖脈形式產出，其展布方向與區域總體構造線方向基本一致，侵入巖活動時限主要為華力西期與印支期。華力西期侵入巖主要出露巖性為閃長巖、花崗閃長巖，印支期侵入巖主要出露巖性為二長花崗巖體、正長巖體。

1.3變質巖

礦區變質巖分布廣泛，種類較多，主體為區域變質巖，動力變質巖、接觸變質巖次之，變質巖石類型復雜多樣，變質程度以中—高級角閃巖相為主。區域變質巖石類型有淺灰白色石榴黑云斜長片麻巖、淺灰色—灰白色中—細晶大理巖、灰白色片狀石墨礦化大理巖、淺灰白色黑云角閃花崗片麻巖等；動力變質巖分布于斷裂附近，有糜棱巖、碎裂巖等；接觸變質巖分布于巖體與圍巖的接觸部位，多為發生磁鐵礦化、綠簾石化、綠泥石化、石墨礦化的片巖、片麻巖。

2礦床地質特征

2.1礦體特征

礦區內具有一定規模的石墨礦體有4條，即位于礦區西部的Ⅰ#、Ⅱ#礦體，位于礦區東部的Ⅲ#、Ⅳ#礦體，另還發育有多條小型石墨礦脈、礦點等(圖1)。礦體呈似層狀、層狀、脈狀產出，總體走向135°～160°，其中Ⅰ#、Ⅱ#礦體傾向NE，Ⅲ#、Ⅳ#礦體傾向SW。4條礦體地表延伸均較穩定，Ⅲ#礦體最厚部分達30.24 m，Ⅳ#礦體地表延伸長800 m。東西礦段礦體均賦存于金水口巖群(Pt1j)石墨礦化大理巖中，頂板主要為斜長片麻巖，次為角閃片麻巖、黑云斜長片麻巖；底板主要為斜長片麻巖、大理巖，次為黑云斜長片麻巖、角閃片巖等。夾石多為片麻巖、大理巖，其厚度小于夾石剔除厚度。上述礦體特征詳見表1。由表1可知：東礦段的Ⅲ#、Ⅳ#礦體質量明顯高于西礦段的Ⅰ#、Ⅱ#礦體，總體來說，東礦段礦石品位更高、礦體規模更大。

圖1　烏蘭向前溝石墨礦床區域地質構造

2.2礦石特征

2.2.1礦石類型

礦區石墨礦類型均為晶質石墨礦，礦體多沿山頂、半山腰分布，受地下水影響較小，另外礦區屬中緯度高山低溫區、高原半干旱氣候類型，降雨較少，因而礦石受風化、淋濾較弱，大部分為原生礦石，主要礦石類型為石墨礦化大理巖，有少量石墨礦化碎裂透輝石巖。石墨礦化大理巖具細—中粒粒狀變晶結構，巖石礦物成分簡單，由方解石、石墨、石英、鐵礦類不透明礦物組成。方解石呈0.3～2.6 mm的他形粒狀變晶鑲嵌，以中粒(1～3 mm)為主，細粒(<1 mm)為次，方解石之間的鑲嵌邊界呈不規則齒狀，普遍有受力光性錯動產生的聚片狀雙晶帶，顆粒間呈緊密接觸，廣泛、均勻地分布于整個巖石中。石墨呈稀疏浸染狀分布，具軸狀鱗片變晶結構，粒徑0.015～1.00 mm，多數為0.07 mm。石英呈細小他形粒狀，粒度多小于0.2 mm，分布不均，零星可見。鐵礦類不透明礦物呈微粒(<0.01 mm)零星分布。

表1　石墨礦體特征

2.2.2礦石品位

由刻槽樣品化學分析可知，礦石樣品固定碳含量為3.18%～6.32%，各礦體平均品位為3.55%～4.96%，均高于工業品位，沿礦體走向品位變化系數為14.09%～20.9%，礦石質量穩定程度屬穩定。

3礦床成因

3.1成礦物質來源

石墨礦賦存于金水口巖群(Pt1j)石墨礦化大理巖中，金水口巖群是一套變質程度高的變質巖系，具有由高綠片巖相—麻粒巖相遞增變質的特點，變質類型為區域動力熱流變質作用。變質原巖恢復為泥砂質、泥鈣質夾中—基性火山巖，類似于近陸源的濱海瀉湖或海灣相的黏土-碎屑巖和碳酸鹽巖沉積。礦區內的金水口巖群在早期沉積階段，沉積盆地接受了富含有機質的陸源碎屑沉積物及碳酸鹽的沉積，為成礦提供了最初的礦物質來源，成礦物質來源主要為有機碳，石墨礦中的碳為有機成因。

3.2成礦作用

早期沉積物固結成巖后經歷了高綠片巖相—麻粒巖相中—深程度的區域變質及混合巖化作用，在此期間，初期沉積的有機物經過一系列的分解成為有機碳，有機碳再進一步重結晶形成晶質石墨礦。因此區域變質作用為成礦提供了動力來源。

3.3礦床形成過程

(1)沉積階段。主要發生沉積作用，在較穩定的淺海及瀉湖(尤其是還原性的)環境中沉積了一套富含有機質的泥砂質、泥鈣質巖及碳酸鹽巖。

(2)碳化階段。主要發生在區域變質作用初期，碎屑物沉積成巖后，其內富含的有機質在區域變質作用下發生了一系列復雜的分解反應，有機質慢慢分解為有機碳。該階段須處于高溫高壓的還原環境下，有機質方可發生碳化，同時又不被氧化。

(3)結晶階段。主要發生在區域變質作用中期和末期，有機碳被分解出后，在適當的溫度和壓力條件下發生重結晶，形成微小的鱗片狀石墨晶體。石墨晶體形成后，還經歷了后期熱液作用和混合巖化作用，此時部分礦體可能遭受破壞，但大部分礦體在后期熱液和混合巖化過程中發生了石墨的重結晶作用，使石墨片度增大，質量提高。東礦段礦石質量高于西礦段，可能與東礦段大量發育的酸性巖脈有關。

綜上所述，石墨礦的成因類型應屬區域變質型，是地層、變質巖綜合作用的結果，后期熱液與混合巖化熱液對石墨的富集有一定的促進作用。

4找礦標志

(1)巖性。已發現的石墨礦(化)體均分布于下元古界金水口巖群(Pt1j)的石墨礦化大理巖中，因此大理巖是尋找區內石墨礦的巖性標志。

(2)礦化。浸染狀分布的石墨礦化是尋找石墨礦的有利標志。

(3)地球物理。石墨具有良好的導電性，因此高極化率、低電阻率異常地段可反映石墨礦化的存在。

參考文獻

[1]翟裕生，姚書振，蔡克勤.礦床學[M].3版.北京：地質出版社，2011.

[2]張雪亭，楊生德.青海省板塊構造研究——1∶100萬青海省大地構造圖說明書[M].北京：地質出版社，2007.

[3]青海省地質礦產局.青海省巖石地層[M].武漢：中國地質大學出版社，1997.

(收稿日期2015-11-12)

廖強(1988—)，男，助理工程師，610052 四川省成都市龍潭工業園華冠路35號。